Iljičova žárovka s vláknem, která se stala symbolem elektrifikace Ruska (SSSR) a masového přechodu na elektrické osvětlení nejen ve městech, ale i v nejvzdálenějších a malých osadách země, nyní ustupuje více moderní a efektivní světelné zdroje.
Moderní LED lampa, která prošla několika fázemi technologického vývoje, již nepatří do elektriky, ale do elektroniky: světlo je vyzařováno polovodičovým prvkem – diodou vyzařující světlo (LED) a samo může být součástí „ chytrá budova“)). Vlastnosti LED svítidla, jako jsou: světelný tok, koeficient pulzace, v některých případech i nastavitelná intenzita a barva záře, jsou dány zdrojem energie zabudovaným ve svítidle – dalším prvkem mikroelektronických součástek ve svém složení, který stabilizuje střídavé napětí domácích sítí a napájí LED potřebným proudem a u některých typů svítidel přijímá a zpracovává řídicí signál. Pro provoz LED lampy již nepotřebujete další startéry a předřadníky instalované v lampě nebo v její blízkosti.
Technické vlastnosti LED svítidel je řadí na přední místo v konkurenci jiných typů, pokud jde o parametry jako bezpečnost, energetická účinnost, barevné podání, rozmanitost tvarů a základů. LED lampa zároveň již neobsahuje žádné křehké prvky, jako je wolframové vlákno a skleněná žárovka; žádné prostředí nasycené rtuťovými parami; ani horký povrch, jehož teplota může u tradičních lamp dosahovat v závislosti na typu a výkonu od 100 do 300 °C.
Různorodost tvarových faktorů a použitých komponentů umožňuje nejen mechanicky nahradit tradiční typy žárovek jedna na jednu, ale také to učinit pro spotřebitele co možná nejnepozorovaněji: hruškovitý, „svíčkový“ typ a vlákno (simulující vlákno) nahrazují žárovky v lustrech a svítidlech pro domácnost; lineární různých délek a průměrů jsou k nerozeznání od luminiscenčních; „kukuřičné“ lampy jsou analogem DnaT a DRL.
Variabilita typů a charakteristik LED svítidel umožňuje jejich použití v libovolných svítidlech: od domácích po průmyslové a speciální, od užitkových po dekorativní, od kancelářských po pouliční a zahradní.
Hlavní technické parametry LED svítidel
- Typ soklu. Nejběžnější E27 „Standard“ a E14 „Minion“ se používají ve svítidlech s nízkým výkonem pro vnitřní osvětlení. Vysoce výkonná svítidla (pro ulice a průmysl) používají žárovky s paticí E27 a E40. LED žárovky s paticí G4, GU5.3, GU10 nahrazují halogenové žárovky. Otočná patice G13 se instaluje na lineární LED svítidla, která slouží jako náhrada zářivek.
- Moc. Jedná se o elektrickou energii spotřebovanou ze sítě LED lampou. Pro porovnání příkonu je na obalu obvykle uvedena ekvivalentní žárovka (viz srovnávací tabulka níže).
- Tok světla. Pro porovnání světelného toku LED svítidel se používá parametr charakterizující energetickou účinnost světelného zdroje. Měří se v lumenech na watt (lm/W). Žárovky mají účinnost 10-12 lm/W, moderní LED svítidla mají účinnost více než 100 lm/W. Vysoká energetická účinnost LED svítidel ve srovnání s jinými svítidly je jejich hlavní výhodou.
- Teplota barev. Tento parametr charakterizuje barvu záře. Žárovky mají barevnou teplotu cca 2400-2600 K, denní světlo a elektroluminiscenční výbojky mají barevnou teplotu 4500-6000 K. LED žárovky mohou mít libovolnou barevnou teplotu, jejíž hodnota je uvedena na obalu, a dokonce i multi- barevná světelná paleta (RGBW lampy).
- Index podání barev (CRI). Parametr charakterizující správnost zobrazených barev osvětlovaných předmětů ve srovnání s ideálním světelným zdrojem. Maximální hodnota je 100, stejně jako sluneční světlo.
- Pulzační koeficient (Kp). Spolu s úrovní osvětlení (množství světla) je CP nejdůležitějším parametrem ovlivňujícím výskyt únavy, špatného zdravotního stavu, snížené výkonnosti a dokonce i bolestí hlavy a má extrémně negativní dopad na pohodu a zdraví při neustálém vystavení takovému osvětlení. , zejména při formování těla (v předškolních a vzdělávacích institucích). Ruská legislativa (SP52.13330.2011) v místnostech s konstantním obsazením lidí, v závislosti na úrovni vizuální práce, je normalizována na úroveň nepřesahující 10%, 15% nebo 20%. Žárovky mají koeficient pulzace asi 20 %. Účinnost zářivek je asi 50 %, což je ve většině místností nepřijatelné. Pulzační koeficient moderních LED žárovek je menší než 5 % (u nejlepších vzorků
Spotřebitelé v domácnostech postupně opouštějí žárovky a používají je stále méně. Nejprve byly nahrazeny kompaktními zářivkami (CFL). Při stejném jasu spotřebují 5x méně elektřiny. To znamená, že 20W zářivka může nahradit 100W žárovku. Proto se jim říká energeticky úsporné.
Zajímavě
LED svítidla vlastně také patří k úsporným svítidlům, ale lidově se tento název přiřazuje kompaktním zářivkám, i když nešetří energii tak jako LED svítidla. V článku navrhuji neodchylovat se od populárních jmen.
Struktura
Úsporné zářivky jsou kompaktní verzí klasické trubicové zářivky, která se vyrábí pro kolíkové patice g5 a g13, obvykle se liší tloušťkou trubice (t5, t8). Kompaktnosti je dosaženo stočením trubky do tvaru spirály. Pak pomocí stejného principu činnosti získáte světelný zdroj, který je velikostí a základnou podobný běžným žárovkám.
Nejoblíbenější modely lamp jsou ty s paticí E14 a E27.
Kompaktní energeticky úsporná žárovka se skládá z:
- podstavec;
- bydlení;
- elektronický předřadník;
- baňky.
Baňka je zase naplněna rtuťovými parami a její vnitřní stěny jsou pokryty fosforem, na jejím složení závisí barevné spektrum a barevná teplota.
LED lampy, v závislosti na roce výroby, byly postaveny s použitím různých konstrukčních a obvodových řešení a typů LED. První modely se vyráběly s 5mm LED, později byly nahrazeny SMD LED, jaké jste mohli najít na LED pásku.
Poslední novinkou jsou filamentová vlákna, skládají se z LED krystalů umístěných na safírovém skle nebo jiném dielektrickém materiálu, rovnoměrně potaženém fosforem, který vytváří iluzi svítícího vlákna. Externě jsou takové lampy podobné žárovkám – mají průhlednou skleněnou žárovku a v těle nejsou žádné plasty.
A tak obecný design většiny LED žárovek:
- základna;
- plastové nebo kovové pouzdro;
- zdroj energie;
- kovová deska s LED diodami;
- žárovka rozptylující světlo.
První rozdíl mezi úspornými zářivkami a LED je v použitých světelných zdrojích: trubice se rtuťovými parami versus polovodičové krystaly.
Jas a síla
- Příkon, W;
- Světelný tok, Lm;
- Teplota barev, K.
Pro srovnání se podívejme na světelný tok z lamp různých provedení
Žárovka může v závislosti na konstrukčních vlastnostech produkovat až 20 Lm na 1 Watt spotřeby energie, nejčastěji je to asi 10-17 Lm/W.
Zářivka produkuje od 40 do 70 Lm/W. Stojí za zmínku, že navzdory poklesu popularity těchto světelných zdrojů inženýři tyto ukazatele zlepšují a existují publikace uvádějící, že bylo dosaženo asi 100 Lm/W, ale takové jsem v prodeji neviděl.
LED žárovky svítí ještě jasněji – 80-120 Lm/W. Za poslední desetiletí se toto číslo výrazně zvýšilo a cena se ještě snížila. To je důvod úspěchu LED produktů na trhu.
Z toho vyplývá, že během provozu se nejvíce zahřívají žárovky (více než 100 stupňů), na druhém místě jsou úsporné žárovky (60-80 stupňů) a nejchladnější žárovky jsou LED (30-40 stupňů). Je to způsobeno rozdílem v účinnosti, při provozu LED lamp se do tepla uvolňuje nejmenší množství energie.
Zdroj a ztráta jasu
Průměrná životnost LED žárovek je 30000 50000-2 XNUMX hodin. Záleží ale výrazně na provozních podmínkách. Pokud například světelný zdroj LED pracuje v horkých podmínkách, může se životnost snížit dvakrát nebo vícekrát.
Zářivky fungují 10000 XNUMX hodin. To ale také není statická hodnota, jsou případy, kdy svůj zdroj zpracují nebo naopak předčasně vyhoří.
Hlavním důvodem selhání kompaktních zářivek je časté zapínání a vypínání, přičemž ty svítidla, které jsou rozsvícené XNUMX hodin denně, většinou několikanásobně přežijí svou životnost. Je to dáno principem fungování, o tom později.
Na životnost má vliv i systém napájení. Mimochodem, zářivky s elektromagnetickým předřadníkem (tlumivkou) fungují o polovinu méně než s elektronickým. Kompaktní energeticky úsporné zářivky však využívají pouze elektronický předřadník (EPG).
Žárovky svítí 1000 hodin. Životnost lampy se zkrátí při častém zapínání a vypínání lampy nebo pokud je provozována v prostředí s vysokými teplotami a vibracemi. Nárazy a otřesy žárovky mohou poškodit vlákno a způsobit jeho prasknutí.
Závěr: LED diody mají nejdelší zdroj mezi uvedenými analogy. LED lampy se nebojí častého zapínání a vypínání – to umožňuje jejich použití na chodbách, toaletách a skladech.
Jas lampy se časem snižuje
Žárovky spolehlivě produkují své lumeny po celou dobu své životnosti, snížení je možné až o 7 %. Hlavním důvodem poklesu jasu je znečištění žárovky a stínidla.
Energeticky úsporné žárovky, jako každý typ zářivek, mají tendenci stárnout. A světelný tok se na konci životnosti sníží až o 50 %. To je způsobeno stárnutím fosforu, jeho vyhořením a opotřebením elektrod. Možná jste si všimli, že staré LL často na koncích tuby zčernají, to je známka brzké výměny.
LED žárovky neprodukují deklarovaný světelný tok neustále. Světelný tok se po 15 25000 sníží na 80 %, což je výrazně déle než u úsporných žárovek, během této doby vyměníte dvě a LED bude fungovat dál. Teplota také ovlivňuje jas. Při přehřátí lampy klesne světelný tok během 2-3 minut na XNUMX % jmenovité hodnoty. Při dlouhodobém přehřívání se LED krystal degraduje a může shořet.
Silná cesta
Oba typy svítilen vyžadují speciální přístup k napájení. Za tímto účelem je uvnitř pouzdra umístěn napájecí obvod.
Kompaktní zářivky
Zářivky jsou z hlediska napájení poměrně specifickým zdrojem světla, k jejich rozsvícení potřebujete obvod, který zvýší napětí nad napájecí napětí v síti. Dříve k tomu sloužil plyn se startérem, nyní elektronický předřadník (balast). Uvnitř baňky je plyn, na jejích koncích jsou dvě spirálky, na spirálky (elektrody) je připojeno napětí.
Pro zjednodušení pochopení procesu zapalování jej popíšu na příkladu zastaralého startovacího systému, u elektronických předřadníků používaných na energeticky úsporných žárovkách je princip stejný, ale odlišný přístup.
Vzhledem k tomu, že ve vypnutém (studeném) stavu je odpor mezi elektrodami vysoký, takže se nejprve zahřejí, je za to zodpovědný startér. Začíná proces zvaný termionická emise a začnou se emitovat volné elektrony.
Startér obsahuje baňku s plynem, například neonem, a bimetalové kontakty, které se za tepla uzavírají, a kondenzátor. Proud je 20-50 mA, kontakty se zahřejí přes plynovou baňku, uzavřou se a výboj uvnitř startovací baňky se zastaví. Poté protéká obvodem proud omezený reaktancí induktoru a spirál: Zdroj energie – induktor – spirála – startér – spirála – zdroj energie.
Spirály se zahřejí a startovací desky se ochladí a otevřou. V důsledku toho energie způsobí napěťový ráz dostatečný k ionizaci plynů v baňce lampy, načež dojde k jejímu vznícení a odpor mezi elektrodami se prudce sníží. Tyto procesy způsobují, že proud protéká žárovkou a dochází k vyzařování světla.
Jak jste si možná všimli, proces je poměrně komplikovaný. Zapnutí lampy je obtížnější, pokud jsou opotřebené spirálky nebo degradoval fosfor, stejně jako v chladu. To je velký problém u všech zářivkových světelných zdrojů s plynovou výbojkou – zapínání v chladném počasí. Může to buď trvat extrémně dlouho, nebo se nezapnout vůbec, pokud lampa není první čerstvostí. A konečný jas za studena může být nižší než nominální.
V dnešní době tento přístup opouštějí a používají pulzní obvody, které se nazývají elektronický předřadník nebo elektronické předřadníky. Jeho typické schéma můžete vidět níže. Pracuje na vysoké frekvenci (desítky kHz), proti napájecí síti 50 Hz v obvodu s tlumivkou. To vám umožní získat rovnoměrnější a jasnější záři a také usnadnit zapálení lampy a snížit opotřebení elektrod.
LED Žárovky
LED diody mají jednodušší požadavky na napájení, i když stále poměrně přísné. Hlavním úkolem je stabilizovat proud. Zdroj energie se nazývá budič nebo zdroj proudu, je to zařízení, které se snaží udržet daný proud bez ohledu na odpor zátěže. Ve skutečnosti je odpor omezen výkonem ovladače.
V nejlevnějších lampách není žádný ovladač ani stabilizace, proud je jednoduše snížen odporem předřadníku na přijatelnou hodnotu, pokud je napětí v napájecí síti normální. Ale napětí v síti se často odchyluje od normy a dochází k přepětí, takové lampy nevydrží dlouho, LED diody vyhoří v důsledku dlouhodobého provozu při zvýšeném napájecím napětí nebo při přepětí. Typický obvod předřadníku je znázorněn na fotografii.
Nevýhody takového schématu jsou nedostatek stabilizace a galvanické izolace, ochrana, křehkost lampy, vysoké pulzace světelného toku (pokud je instalován nízkokapacitní filtrační kondenzátor).
Výhody: nízká cena a jednoduchost.
V poslední době se však často nacházejí také levné lampy (až 3 dolary) s přijatelným pulzním ovladačem se stabilizací proudu.
Výhody – galvanické oddělení, možná ochrana, stabilizace proudu, delší životnost LED, nízké pulzace světla.
Nevýhody: je poměrně drahý, při použití nekvalitních komponent se může spálit i ovladač.
Recyklace a poškození životního prostředí
Hlavním problémem zářivek je použití rtuti v žárovce, která poškozuje životní prostředí a lidské zdraví, pokud se rozbije v interiéru. To způsobuje vysoké náklady na likvidaci (pro podniky). Je nutné provést proces „demerkurizace“.
LED žárovky nezatěžují životní prostředí, lze je likvidovat jako domovní odpad a při jejich výrobě nejsou použity žádné škodlivé látky. Přitom existují firmy, které je zpracovávají pro druhotnou výrobu. Existují publikace, že jednotlivé podniky se zabývají zpracováním polovodičových krystalů.
Závěr
Pojďme si shrnout a stručně vyjmenovat výhody a nevýhody lamp:
Energeticky úsporná zářivka:
„–“ Problém recyklace a poškozování životního prostředí.
„–“ Světelný tok je nižší než u LED.
„–“ Životnost 10000 XNUMX, i když je delší než životnost žárovek, je kratší než životnost produktů LED.
„+“ Relativní spolehlivost.
„+“ Jas.
„+“ Spotřeba energie.
„+“ nízká provozní teplota.
VEDENÝ:
„–“ Cena vysoce kvalitních lamp může dosáhnout až 8-10 dolarů.
„–“ Nekvalitní žárovky mají špatné barevné spektrum a vysoké pulzace.
„+“ Úspora energie.
„+“ Jas.
„+“ Odolnost.
LED svítidla jsou také energeticky úsporná, ale z výše uvedených důvodů je tento název přiřazen kompaktním zářivkám. LED jsou aktuální, spolehlivý a oblíbený zdroj světla. Inženýři předních výrobců neustále zlepšují kvalitu světla a barevného spektra.
